膠片涂布線熱風(fēng)沖擊干燥特性及節(jié)能優(yōu)化研究.pdf

1、涂布干燥是膠片生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，也是膠片生產(chǎn)過程能耗最高工序。膠片干燥根據(jù)工藝需求，干燥過程分為冷定型、恒速干燥、降速干燥和熱濕平衡四個階段。每段的干燥溫度要求不同，熱濕傳遞的主要動力不同，影響干燥速率的因素也不同。為了提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，工程設(shè)計中采取“降低膠片移動速度，加長干燥線長度”的措施。這樣的設(shè)計導(dǎo)致了生產(chǎn)效率低，設(shè)備占用空間大，運(yùn)行能耗高。對于低濕恒溫干燥，循環(huán)空氣的熱濕處理采用轉(zhuǎn)輪除濕，除濕能耗非常高。本文以“提高干燥膠片速率

2、、降低能耗”為目標(biāo)，研究膠片熱風(fēng)沖擊射流干燥過程的機(jī)理及特性，并對干燥箱結(jié)構(gòu)、熱濕處理方法、冷熱源系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化。本文的研究工作和成果主要包括:
　　(1)針對膠片乳劑涂層，采用多孔介質(zhì)熱濕耦合傳遞理論，引入“非平衡熱力學(xué)理論”，對干燥過程中其內(nèi)部的熱濕遷移和干燥速率進(jìn)行了模擬分析研究。結(jié)果表明，由于膠片乳劑涂層內(nèi)部溫度梯度與含濕量梯度方向相反，濕分在某些特定的條件下，會向內(nèi)部移動，內(nèi)部某一區(qū)域呈現(xiàn)局部含濕量高于兩側(cè)含濕量的情況;

3、對于降速干燥段，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)對干燥速率的影響并不大，此過程干燥速率主要受內(nèi)部因素影響，在干燥工藝允許的情況下，適當(dāng)提高干燥溫度是提高該段干燥速率的有效方法。
　　(2)通過數(shù)值模擬，研究了在膠片熱風(fēng)沖擊射流干燥過程中，空氣的溫度、濕度、速度、膠片的移動速度等關(guān)鍵因素對干燥速率的影響。研究過程考慮了膠片移動與自然浮力等影響因素，并采用非穩(wěn)態(tài)方法進(jìn)行求解。結(jié)果表明，沖擊射流的垂直軌跡和平板對射流尾部流體的剪切力不同，這可能增大或減小熱

4、浮力。沖擊射流速度小于0.1 m/s時，熱浮力流起主要作用，同時可能出現(xiàn)兩個逆時針的環(huán)流，在這種情況下，熱濕分布出現(xiàn)分層，由于受到熱濕分層的阻擋，傳熱傳質(zhì)速率被嚴(yán)重抑制。隨著沖擊射流速度的增加，熱浮力的作用相對逐漸減弱，傳熱傳濕速率提高。
　　(3)針對縱置式和橫置式兩種風(fēng)口布置形式，以送風(fēng)“不均勻系數(shù)”和“布風(fēng)特性系數(shù)”評價指標(biāo)，通過三維數(shù)值模擬對干燥箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果表明，噴嘴正對位置氣流速度最大，帶走水分和熱量的速度

5、也最快。偏離噴嘴正對越遠(yuǎn)，壁流速度逐漸減小，相應(yīng)的干燥效率越低;噴嘴結(jié)構(gòu)相同時，送風(fēng)口風(fēng)速增大，干燥箱的氣體不均勻系數(shù)也隨之增大，不利于膠片干燥，這說明并非送風(fēng)速度越大，膠片干燥效果越好;當(dāng)送風(fēng)量一定時，噴嘴結(jié)構(gòu)對干燥箱的氣體流場影響較大;在噴嘴的水力直徑D和風(fēng)口距離沖擊面高度H之間的關(guān)系滿足D≈ H/5條件下，適當(dāng)提高干燥箱的空間，有利于增加射流體的逸出空間，提高干燥箱內(nèi)氣體流場的均勻性，提高干燥效率。
　　(4)通過(炯)分析

6、計算得到了冷凍除濕在該干燥領(lǐng)域的應(yīng)用極限條件，首次把溶液除濕應(yīng)用于膠片熱風(fēng)沖擊干燥系統(tǒng)。對不同干燥段選用不同的除濕方法進(jìn)行了能耗對比，并對不同干燥段如何選用冷熱源及處理方法進(jìn)行了定性研究。結(jié)果表明，對于沒有采用熱回收的冷凍除濕系統(tǒng)，能耗最高，經(jīng)濟(jì)性最差;當(dāng)采用熱回收時，采用冷凍除濕經(jīng)濟(jì)性大幅度提高，運(yùn)行成本要低于無熱回收措施的轉(zhuǎn)輪除濕與溶液除濕。當(dāng)處理后的空氣干球溫度低于10.5℃時，常規(guī)冷水機(jī)組提供的冷凍水就不能滿足要求。當(dāng)熱源采用生